Cinsel aktivite sırasında penis sertleşir ve dikleşir (ereksiyon), cinsel ilişki sırasında girişe olanak verir. Ereksiyon nörolojik, damarsal, hormonal ve psikolojik eylemlerin karmaşık bir etkileşimi sonucu gerçekleşir.

Duyulardan kaynaklanan zevk veren uyaranlar beyinde bir reaksiyona neden olur. Beyin omurilikten aşağıya penise sinir sinyalleri gönderir. Korpus kavernosumlar ve korpus spongiosuma kan getiren atardamarlar buna genişleyerek yanıt verir. Atardamarların genişlemesi bu alanlardaki kan akımının dramatik olarak artmasına, bu alanların kanla dolup şişmesine yol açar. Normal olarak penisten dışarı kan akımını sağlayan toplardamarların çevresindeki kaslar kasılarak dışarı kan akımını yavaşlatır. Penisteki kan basıncının yükselmesi boyu ve çapının artmasına neden olur.Cinsel heyecanın doruğunda, glans penisteki sürtünme ve diğer uyaranların beyin ve omuriliğe sinyaller göndermesiyle ejakülasyon (boşalma) meydana gelir.

Sinirler epididim ve vas deferens, seminal veziküller ve prostat çevresinde kasların kasılmasını uyarır. Bu kasılmalar meninin üretraya geçmesini sağlar.

Üretranın çevresindeki kasların kasılması meniyi daha da ilerletir, penisten dışarı atılmasına neden olur. Meninin mesaneye geri dönmesini engellemek üzere mesane boynu da büzülür. Ejakülasyon gerçekleştikten (ya da uyarı durduktan) sonra atardamarlar büzüşür, toplardamarlar gevşer. Bu kan akımını azaltır, kanın dışarı akımını artırır, penis yumuşar.